N掺杂长波发射碳点的制备及在离子和pH检测中的应用

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:langya925
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碳点是一种具有良好荧光性质的新型荧光纳米材料,碳点的制备方法简单且原料易得,可大被大规模地应用于实际生产生活中。通过多种手段可以改变碳点的光致发光性质,如杂原子掺杂、表面钝化和控制纳米粒径等方法。功能优化后的碳点可以被广泛的应用到各个领域如生物治疗及成像领域、检测领域、光催化领域和光学器件邻域等,有良好的发展前景。本文基于邻苯二胺的自身存在的共轭结构及元素组成,均以邻苯二胺为反应唯一的前驱体提供氮源和碳源,在不同的介质环境中,通过简单绿色的合成方法水热法一步合成了N掺杂的具有红光发射和橙光发射的荧光碳点。通过拍摄透射电镜观察到了碳点的形貌和大小。通过X-射线光电子能谱和红外光谱表征了碳点的元素含量和表面官能团组成。通过紫外吸收光谱和荧光发射光谱探究了碳点的光学性质。并将制备的碳点分别应用于对Fe3+和pH的检测,测试结果表明制备的碳点的表现出对Fe3+和pH具有高度的灵敏性,因此可被用作为对Fe3+和pH的检测探针。以邻苯二胺为前驱体,在硝酸和磷酸共同存在的条件下,制备出了具有红色荧光发射的r-CDs,通过改变反应条件找到了最佳合成方案。在反应物邻苯二胺0.10814 mg,硝酸0.8 umol和磷酸0.4 umol,反应温度为200℃,反应时间为10 h时为碳点的最佳制备条件时。制得的r-CDs对Fe3+具有高度的选择性和灵敏性,Fe3+可以使r-CDs发生荧光猝灭。当Fe3+在一定浓度范围时(0-120 umol/L),r-CDs的荧光强度减小值与Fe3+浓度的增加值具有良好的线性关系。以邻苯二胺为碳源和氮源,在氢氧化纳存在的条件下,制备出了具有橙色荧光发射的o-CDs,通过改变反应条件找到了最佳合成方案。在反应物邻苯二胺0.10814 mg,向其中加入0.08 mg的氢氧化钠固体。当反应温度为185℃,反应时间为15 h时为制备o-CDs的最佳反应条件;所制得的o-CDs对pH具有灵敏的响应。碳点荧光强度的变化量在pH值为1-5.5和5.5-9的范围内时,与其表现出良好的线性关系,因此可将o-CDs作为对pH检测的灵敏探针。
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